JPH06277756A - 線材の貯線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経時変化により貯線ドラム１２に対する線材
の巻付状態が乱れるのを防止する。不具合が生じた時
に、設備を停止することなく、正常な貯線状態に戻す。 【構成】 トルク電動機Ｍ４によって、引取ドラム１０
の駆動方向と同一回転方向のトルクをフライヤ１１に印
加し、タ−ンロ−ラ３１を通る線材２に常時適度な一定
の張力を与える。電圧調整器５０の操作により、トルク
電動機Ｍ４に印加する電圧が調整可能であり、設備の運
転を停止することなく線材に印加する張力が修正可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】線材を一時的に貯留する貯線装置
に関し、特にこれに限る意図ではないが、伸線機で伸線
加工された伸線材を連続的に巻取りつつ引取装置に任意
に払い出す線材の貯線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、溶接ワイヤとして使用される鋼
線（例えば直径０．８〜２．０ｍｍ）を製造する場合、
比較的太い線材を伸線機に通して所要径まで細径化した
後、伸線機から出る線材を貯線装置に巻回してここで一
時的に貯留する。そして貯線装置に巻回された線材の出
側をキャプスタンで引き、巻戻しながら貯線装置から取
り出し、スプール巻取機に送る。貯線装置とキャプスタ
ンの間には、ダンサローラが介在される。この種の技術
は、例えば特開昭５１−１４４３６３号公報に開示され
ている。

【０００３】１個のスプ−ルへの巻取りが終了すると、
スプ−ル巻取機が巻取りを自動停止してスプ−ルを自動
的に交換する。スプ−ル巻取機が巻取りを停止している
間、キャプスタンの回転も停止するが、伸線機の線引き
動作は継続される。キャプスタンの停止中に伸線機から
繰り出される線材は、貯線装置で貯留される。スプ−ル
巻取機が巻取りを再開しキャプスタンが駆動されると、
貯線装置で貯留された線材が順次引き出され、貯線装置
の貯線量は順次減少する。スプ−ル巻取機とキャプスタ
ンの速度は、貯線装置の貯線量が所定少量になるまで次
第に増速され、所定少量になると、伸線機から貯線装置
に供給される線材の速度と、キャプスタンが貯線装置か
ら線材を引き出す速度とが一致するように制御される。
この動作が繰り返されるので、スプ−ル交換のために伸
線機の線引き動作を停止する必要はなく、効率的に鋼線
を製造することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の製
造工程に用いられる貯線装置は、通常、引取ドラム，フ
ライヤ，ターンローラ及び貯線ドラムを備えており、引
取ドラム，フライヤ及び貯線ドラムは同じ中心軸に対し
て回動自在に構成され、ターンローラは、フライヤに設
置され前記中心軸のまわりを公転する。伸線機から繰り
出される線材は、引取ドラムで巻取られ、引取ドラムの
出側の線材は、ターンローラを通って貯線ドラムに引取
ドラムとは逆回転方向に巻き付く。従って、ターンロー
ラの公転に伴なって、引取ドラムに巻回された線材の量
及び貯線ドラムに巻回された線材の量が変化する。

【０００５】実際には、引取ドラムには電気モ−タが結
合されており、引取ドラムは常時正転方向に回転駆動さ
れる。また貯線ドラムは、引取ドラムの回動軸とは分離
された状態で支持されており、円筒ブレ−キの入切によ
り逆転方向にのみ回動自在に取付けられている。更に、
フライヤは軸に対して正逆回転自在に取付けられるが、
フライヤにはブレーキ機構が内蔵されており、フライヤ
と引取ドラムとの間には、一定のブレーキ力が働く。即
ち、引取ドラムとフライヤとの間には、ブレーキドラム
が設置されておりこのブレーキドラムは、引取ドラムと
固着している。このブレーキドラムとフライヤに巻回し
たバンドブレーキとは、常に接触しており、ブレ−キ力
を発生する。

【０００６】定常運転状態、即ち引取ドラムの周速度と
貯線ドラムから出る線材の速度（引張速度）とが同一の
ときには、フライヤは静止しているが、引取ドラムの周
速度と貯線ドラムから出る線材の速度とが異なる場合に
は、フライヤは回転速度が速い方のドラムの回転方向に
回転する。つまり、引取ドラムの回転速度が貯線ドラム
の回転速度よりも高い時は、フライヤは引取ドラム即ち
ブレーキドラムとの摩擦力により引取ドラムと同一方向
（正転方向）へ回転する。またこれとは逆に引取ドラム
の回転速度が貯線ドラムの回転速度よりも低い時は、フ
ライヤとブレーキドラムとの摩擦力よりもスプール巻取
機よりの引き出し力が大きくなり、フライヤは貯線ドラ
ムと同一方向（逆転方向）に回転する。フライヤの回転
に伴なってターンローラがドラム軸のまわりを公転する
ので、それによって引取ドラム及び貯線ドラムに巻回さ
れた線材の量が変化する。

【０００７】例えば、スプ−ル交換時のように貯線ドラ
ムが停止している時には、引取ドラムとフライヤとが同
一方向に同一速度で回転するので、ターンローラが引取
ドラム及び貯線ドラムに対して公転しながら、引取ドラ
ムの出側及び貯線ドラムの入側に線材を巻き付けるの
で、引取ドラム及び貯線ドラムの貯線量が増大する。ま
た、スプール巻取機よりの引き出し速度が引取ドラムの
周速度より高い時には、フライヤが貯線ドラムと同一方
向に回転するので、引取ドラム及び貯線ドラムの貯線量
が減少する。

【０００８】ところで、フライヤは、ブレーキ機構の摩
擦力によって、引取ドラムと同一方向に回転する力を常
時受けるので、フライヤに設置されたターンローラを通
る線材には、常時適度の張力が加わる。この張力によっ
て、貯線される線材が整然とした巻回形状を維持でき
る。ところが、フライヤのブレーキ機構が、バンドブレ
ーキ方式であるため、ブレ−キドラムとバンドとの摺動
状態が長時間継続すると、摩擦熱によりブレーキ機構の
温度が上昇し、ブレーキ力が低下する。ブレーキ力が低
下すると、線材に加わる張力が低下するので、貯線ドラ
ムでの線材のせり上がりが悪くなり、線材のもつれや断
線が生じたり、貯線されている線材が整然とした巻回形
状を維持できなくなる。ブレーキ力を回復するために
は、バンドブレーキの再締め付けが必要であるが、装置
全体を停止しなければ、バンドブレーキの締め付け調整
はできず、このような場合、製造設置の稼動率が大幅に
低下するのは避けられない。

【０００９】従って本発明は、貯線ドラムに対する線材
の巻き付け不良の発生などを防止するとともに、製造設
置の稼動率の低下を防止しうる貯線装置を提供すること
を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の線材の貯線装置は、回動自在に支持され、
供給される線材を巻取る線材引取ドラム（１０）；該線
材引取ドラムの回動軸と実質上同一の軸を中心として回
動自在に支持された貯線ドラム（１２）；前記線材引取
ドラムと貯線ドラムの間に配置され、回動自在に支持さ
れたフライヤ（１１）；該フライヤに設置され、前記線
材引取ドラムから出る線材を前記貯線ドラムの入側に導
くターンローラ（３１）；前記線材引取ドラムを回転駆
動する第１の駆動手段（Ｍ３）；前記フライヤの回転軸
に連結されたトルク電動機を含み、前記線材引取ドラム
と同一方向に回転する力をフライヤに印加する第２の駆
動手段（Ｍ４）；及び前記トルク電動機に印加する電力
を調整する調整手段（５０）；を備える。

【００１１】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１２】

【作用】本発明においては、ブレ−キ機構は廃止されて
おり、その代わり、第２の駆動手段によってフライヤは
線材引取ドラムと同一方向に回転する力を常時受ける。
この力はトルク電動機の駆動力であるので、特別に調整
しない限り、変化はほとんどない。従って、フライヤに
設置されたターンローラを通る線材に、常時ほぼ一定の
張力を与えることができ、線材を整然とした巻回形状で
貯線ドラムに巻くことができる。万一、操業中に巻回形
状の異常等が現われた場合には、調整手段を操作するこ
とによって、トルク電動機に印加する電力を修正し、タ
ーンローラを通る線材に加わる張力を調整できる。つま
り、異常が生じても設備の操業を停止することなく、正
常な操業状態に戻すことができ、設備稼働率の低下が避
けられる。また、フライヤは線材引取ドラム及び貯線ド
ラムの回転速度に応じて正転又は逆転するので、それを
駆動するトルク電動機の負荷は大きく変化するが、トル
ク電動機は拘束状態においても焼損等の故障を生じる恐
れがなく、駆動方向に対してフライヤが逆回転する場合
でも何ら問題は生じない。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の一実施例を組込んだ溶接用ワ
イヤの伸線・スプール巻取システムを示す。図１を参照
すると、線材キャリア１にコイル巻きされている線材
は、キャリア１から引き出されてダンサー４のローラ５
および６をめぐって伸線機８に至り、そこでダイス引き
されて細径化される。伸線機８から繰り返される線材
は、貯線装置９に貯線巻きされ、貯線装置９から出た線
材は、引取キャプスタン１３の引出しダンサーローラ１
４，１５をめぐってキャプスタン１６で引かれてダンサ
ローラ１７〜２２に送り出され、そしてスプール巻取機
２４に引き込まれてスプール巻きされる。

【００１４】キャリア１の交換（新線補充）のときに
は、送線中のキャリアのメッキ線の終端部に新規補充さ
れるキャリアの線材の先端部が溶接され、キャリアが新
規補充のものに交換される。このとき線材が固定（ホー
ルド）されるので、ダンサー３の貯線量が少なくなり、
ダンサーローラ６および錘４が上昇する。ローラ６およ
び錘４を支持するキャリッジが上限位置まで上昇する
と、スイッチＳ４が該キャリッジにより開かれ、これに
より伸線機８の電動機Ｍ３が停止する。上述のキャリア
１の交換を、格別なトラブルなしに行なうときの、線材
２の送り停止（ホールド）時間は短く、この時間内にロ
ーラ６および錘４を支持するキャリッジは、スイッチＳ
４の位置まで上昇しないので、伸線機８の運転（電動機
Ｍ３の回転継続）は中断されない。またキャリア１から
ダンサー３の間において線材のもつれなどのトラブルに
よりダンサー３への線材の移動が停止したときにも、ロ
ーラ６および錘４を支持するキャリッジが上昇する。

【００１５】なお、上述のキャリア１の交換を終えて線
材２の停止（ホールド）を解除した直後に、あるいは、
線材のもつれなどを直して線材２の移動を適正に戻した
後に、ローラ６および錘４を支持するキャリッジは、大
略図１に示す位置まで引き下げられる。

【００１６】伸線機８のダイス引きキャプスタンと、貯
線装置９の引取ドラム１０は共に電動機Ｍ３によって同
一線速度で駆動される。伸線機８でダイス引きされた線
材は、貯線装置９の引取ドラム１０の正転方向の回転に
よってそれに図３に示す正転方向に巻取られる。引取ド
ラム１０から出る線材は、ターンローラ１１を通って貯
線ドラム１２に案内され、図３に示す逆転方向に貯線ド
ラム１２に巻付く。そして、引取キャプスタン１３によ
って線材が貯線装置９から引き出されているときには、
この引き力により貯線ドラム１２が引取ドラム１０とは
逆方向（逆転方向）に回転する。

【００１７】貯線装置９の具体的な構成を図２に示す。
図２を参照して説明すると、箱状に形成されたフレ−ム
３２上には、引取ドラム１０，フライヤ１１，及び貯線
ドラム１２が、上下に重なるように配置されている。貯
線装置９の略中央部には、フレ−ム３２を上下に貫通す
る形で垂直に設けられた筒状の中空軸３６が配置されて
おり、中空軸３６は、軸受け４３及び４５を介して回動
自在にフレ−ム３２に支持されている。中空軸３６の頂
部は、引取ドラム１０の中央部と嵌合しており、中空軸
３６と引取ドラム１０とは一体に構成されている。ま
た、中空軸３６を貫通する形で設置され垂直に配置され
た駆動軸３７は、軸受け４４，４６及び４７を介して、
回動自在に支持されている。駆動軸３７の頂部は、フラ
イヤ１１の中央部と嵌合しており、駆動軸３７とフライ
ヤ１１とは一体に構成されている。引取ドラム１０は中
空軸３６によって回動自在に支持され、フライヤ１１は
駆動軸３７によって回動自在に支持され、また貯線ドラ
ム１２は、軸受け４７及び４８を介して回動自在に支持
されている。

【００１８】中空軸３６の基部に設置された歯車３５
は、水平に配置された駆動軸３３の一端に設けた歯車３
４と噛み合っており、駆動軸３３の他端には電気モ−タ
Ｍ３が連結されている。駆動軸３３は、軸受け４１及び
４２によって、回動自在に支持されている。従って、電
気モ−タＭ３を駆動すると、駆動軸３３が回転し、歯車
３４及び３５が回転するので、中空軸３６が回転し、引
取ドラム１０が回転する。一方、駆動軸３７の基部に設
けられた歯車３８には、トルク電動機Ｍ４が連結されて
いる。トルク電動機Ｍ４には、サイリスタ制御回路を有
する電圧調整器５０を介して、三相交流電源が供給され
る。従って、トルク電動機Ｍ４の駆動軸が回転すると、
歯車３８を介して駆動軸３７が回転し、フライヤ１１が
回転する。この例では、引取ドラム１０及びフライヤ１
１の駆動方向は、図３に示す正転方向であり、変化しな
い。但し、フライヤ１１は外部からの力を受けると逆転
方向に回転する場合もある。また、貯線ドラム１２の回
転は円筒ブレ−キの入切により逆転方向にのみ回転し、
外部から加わる力に応じて逆転方向に回転する。

【００１９】フライヤ１１には、タ−ンロ−ラ３１が設
置されている。タ−ンロ−ラ３１の位置はフライヤ１１
の周面近傍であり、タ−ンロ−ラ３１を回動自在に支持
する軸は水平に配置されている。即ち、タ−ンロ−ラ３
１は縦向きで設置されており、その下端側で引取ドラム
１０から出た線材を受け入れ、該線材の向きを１８０度
反転し、上端側から引き出された線材を貯線ドラム１２
に導く（図３参照）。つまり、引取ドラム１０で正転方
向に巻回された線材は、タ−ンロ−ラ３１によって反転
され、貯線ドラム１２には逆転方向に巻回される。

【００２０】フライヤ１１は、トルク電動機Ｍ４によっ
て引取ドラム１０と同一方向に回転駆動されており、引
取ドラム１０及び貯線ドラム１２に巻付いた線材に張力
を与える方向のトルクがタ−ンロ−ラ３１に常時印加さ
れている。しかし実際には、フライヤ１１は、引取ドラ
ム１０及び貯線ドラム１２の回転速度に応じて、正転方
向に回転したり、停止したり、逆転方向に回転する。従
ってトルク電動機Ｍ４の駆動軸は、駆動中に停止した
り、それの駆動方向と逆方向に回転する場合もあるが、
このような大きな負荷変動に対しても、トルク電動機は
焼付きなどの故障が生じないことが保障されているの
で、何ら問題は生じない。

【００２１】伸線機８から出て引取ドラム１０へ巻取ら
れた線材は、フライヤ１１に設置されたターンローラ３
１を介して、引取ドラム１０とは逆方向に回転する貯線
ドラム１２へと送られ、巻回され貯線される。スプール
巻取機２４に線材が引込まれる時は、貯線ドラム１２が
回転し、貯線ドラム１２の回転速度は引取ドラム１０よ
り速い。この時、ターンローラ３１にトルク電動機Ｍ４
の駆動方向と逆の力が加わり、フライヤ１１は貯線ドラ
ム１２の回転方向へ回転するが、トルク電動機Ｍ４のト
ルク力によって線材には適度の張力がかかり、貯線ドラ
ム１２へ線材が整然と巻かれる。引取ドラム１０と貯線
ドラム１２とが正逆同一速度で回転している時は、フラ
イヤ１１の回転は停止する。また、貯線ドラム１２が停
止しているか、又は引取ドラム１０が貯線ドラム１２よ
り速く回転している時には、フライヤ１１はトルク電動
機Ｍ４の駆動方向、即ち引取ドラム１０と同一方向に回
転する。

【００２２】実際には、引取ドラム１０の巻取速度（伸
線機８の送り込み速度）が貯線ドラム１２の巻戻し速度
（スプール巻取速度）より高いときには、フライヤ１１
が引取ドラム１０の回転方向（正転方向）に、〔引取ド
ラム１０の周速度−貯線ドラム１２の周速度〕の周速度
で回転（正回転）する。フライヤ１１がこのように正回
転している間、貯線装置９（引取ドラム１０及び貯線ド
ラム１２）の貯線量が増加する。増加する貯線量は、フ
ライヤ１１の周長×回転数（回転量）である。また、引
取ドラム１０の巻取速度が貯線ドラム１２の巻戻し速度
より低いときには、フライヤ１１が貯線ドラム１２の回
転方向（逆転方向）に〔貯線ドラム１２の周速度−引取
ドラム１０の周速度〕の周速度で回転（逆回転）する。
フライヤ１１がこのように逆回転している間、貯線装置
９（引取ドラム１０及び貯線ドラム１２）の貯線量が減
少する。減少する貯線量は、フライヤ１１の周長×回転
数（回転量）である。

【００２３】貯線量が増加する場合、この実施例では、
貯線ドラム１２の側面下側に沿って、フライヤ１１によ
り、引取ドラム１０からターンローラ３１を介して送り
出される線材が巻回されて、それが入線巻取部にすでに
巻回されている線材に下方向から喰込むようにして入線
部に移動する。

【００２４】上述のようにこの実施例では、トルク電動
機Ｍ４が発生するトルクによって、フライヤ１１がいず
れの方向に回転している時であっても、またフライヤ１
１が停止している時でも、ターンローラ３１を通る線材
に適度な張力が加わるので、常に貯線ドラム１２に線材
が整然と巻かれる。トルク電動機Ｍ４が発生するトルク
の大きさは、それに印加される電圧によって定まり、経
時変化等は小さいので、常に適度な張力を線材に与え、
貯線ドラム１２に線材を整然と巻くことができる。また
この実施例では、電圧調整器５０を調整することによっ
て、トルク電動機Ｍ４に印加する電圧を無段階に変える
ことができるので、巻き状態の不具合が生じた場合に
は、電圧調整器５０を操作することによって、トルク電
動機Ｍ４のトルク力、つまり線材に加わる張力を、設備
の運転を停止することなく調整し、正常な運転状態に戻
すことができる。

【００２５】再び図１を参照して説明を続ける。貯線装
置９と引取キャプスタン１６の間のダンサーローラ１５
は、伸線の張力が増大すると上昇して伸線受量より多量
の伸線の送り出しを許し、伸線の張力が低下すると下降
して伸線受量より少量の伸線を送り出して、伸線の張力
を所定範囲内に抑制する。

【００２６】ダンサーローラ１８，２０および２２は、
引取キャプスタン１６とスプール巻取機２４の間の伸線
の張力が増大すると上昇して伸線受量より多量の伸線の
送り出しを許し、伸線の張力が低下すると下降して伸線
受量より少量の伸線を送り出して、伸線の張力を所定範
囲内に抑制する。

【００２７】キャプスタン１６は、ロータリエンコーダ
Ｓ１で検出する伸線の移動速度と等しい送り速度（周速
度）になるように、電動機Ｍ２で回転駆動され、かつ、
ポテンショメータＳ２で検出するダンサローラ２２の位
置が、中央位置より上側にずれると増速され、下側にず
れると減速される。スプール巻取機２４がスプール交換
などのために伸線引込みを停止するときには、同時に停
止される。スプール巻取機２４が伸線の引込を停止して
いるこきにも、伸線機７は連続して駆動されて伸線を送
り出し、貯線装置９が伸線を貯線する。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の線材の貯線装置で
は、トルク電動機が引取ドラムの回転方向と同一方向の
一定のトルクを常時フライヤに与えるので、タ−ンロ−
ラを通る線材に加わる張力を常時一定に維持しうる。従
って、貯線される線材が、常に整然とした巻回形状を維
持し、緩みや落下がなくなるので、線材のもつれなどが
生じない。しかも、調整手段の操作によって、トルク電
動機が発生するトルクの大きさを調整できるので、巻き
状態に不具合が生じた場合であっても、設備を停止する
ことなく、線材の張力を調整し、正常な操業状態を回復
しうるので、設備稼働率の低下が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の貯線装置を組み込んだ、
伸線／スプール巻取設備のシステム構成を示す正面図で
ある。

【図２】 図１に示す貯線装置の拡大縦断面図である。

【図３】 図２の貯線装置を通る線材の巻回形状を示す
斜視図である。

【図４】 図２のIV−IV線断面図である。

【符号の説明】

１：線材キャリア ２：線材 ３：ダンサー ４：錘 ５，６：ダンサーローラ ７：伸線機 ８：伸線機構 ９：貯線装置 １０：引取ドラム １１：フライヤ １２：貯線ドラム １３：引取キャ
プスタン １４，１５：ダンサーローラ １６：キャプス
タン １７〜２２：ダンサーローラ ２３：速度検出
用ローラ ２４：スプール巻取機 ２６：昇降ガイ
ド ３１：ターンローラ Ｓ１：ロータリ
エンコーダ Ｍ１〜Ｍ３：電気モ−タ Ｍ４：トルク電
動機 Ｓ２：ポテンショメータ Ｓ４：リミット
スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 川 美 樹 山口県 光市 浅江 四丁目２番１号 日 鐵溶接工業株式会社光工場内 (72)発明者 石 井 秀 一 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６番 １号 日鐵溶接工業株式会社習志野工場内 (72)発明者 結 城 剛 吉 新潟県 柏崎市 大字安田 7586番地 株 式会社サイカワ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動自在に支持され、供給される線材を
   巻取る線材引取ドラム；該線材引取ドラムの回動軸と実
   質上同一の軸を中心として回動自在に支持された貯線ド
   ラム；前記線材引取ドラムと貯線ドラムの間に配置さ
   れ、回動自在に支持されたフライヤ；該フライヤに設置
   され、前記線材引取ドラムから出る線材を前記貯線ドラ
   ムの入側に導くターンローラ；前記線材引取ドラムを回
   転駆動する第１の駆動手段；前記フライヤの回転軸に連
   結されたトルク電動機を含み、前記線材引取ドラムと同
   一方向に回転する力をフライヤに印加する第２の駆動手
   段；及び前記トルク電動機に印加する電力を調整する調
   整手段；を備える線材の貯線装置。
2. 【請求項２】 前記線材引取ドラムの中央部を支持する
   第１の軸が筒状に構成され、該第１の軸に第１の駆動手
   段が結合され、前記フライヤの中央部に結合された第２
   の軸が第１の軸を貫通する形で配置され、第２の軸の一
   端近傍に前記第２の駆動手段が結合された、前記請求項
   １記載の線材の貯線装置。